CN113110632B - 压力控制方法、压力控制装置及半导体工艺设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种半导体工艺设备的压力控制方法，包括：在半导体工艺设备中的气体流通系统发生变化后，确定变化后的气体流通系统的惯性特征值；根据预设的对应关系确定变化后的气体流通系统的惯性特征值对应的修正系数；采用修正系数对预设的压力控制算法进行修正。本发明提供的控制方法能够在气体流通系统发生变化后，确定新的惯性特征值对应的修正系数，采用该修正系数对压力控制算法进行修正，从而使压力控制算法适应气体流通系统改变后的惯性特征值，提高了半导体工艺的工艺效果，并提高了压力调节效率。本发明还提供一种压力控制装置和一种半导体工艺设备。

Description

压力控制方法、压力控制装置及半导体工艺设备

技术领域

本发明涉及半导体工艺设备领域，具体地，涉及一种半导体工艺设备的压力控制方法、一种半导体工艺设备的压力控制装置和一种半导体工艺设备。

背景技术

随着近年来全球半导体工艺设备行业实现稳步增长，扩散工艺作为半导体工艺设备领域的核心工艺也随之取得了极大的进步，扩散工艺是利用扩散的原理对半导体材料进行加工和处理，在半导体中渗入微量杂质(如磷、硼等元素)，以达到控制半导体性能的目的。在扩散工艺中，腔室压力和气体流量对工艺效果具有重要影响，为精确控制腔室压力和气体流量通常由相应的控制装置通过比例积分微分控制(proportional-integral-derivative control，PID控制)的方式进行控制。

然而，在不同半导体工艺设备的气体流通系统或者说压力控制系统中，半导体工艺设备之间的差异(如不同体积的腔体、不同气路的供气系统以及不同厂务排气能力等)会导致腔室压力的变化与控制装置的调节量(如，压力调节阀的开度调节量)之间的响应关系出现不一致的问题，因此，当气体流通系统发生改变，例如腔室中某些部件更换、气路切换、排气泵更换、腔室更换或者控制装置安装于另一半导体工艺设备中时，控制装置的控压功能常出现异常，使得腔室压力偏离正常范围，出现较大的超调量。需要对控制装置中的固化参数进行人工调节，使控制装置适应新的气体流通系统，导致机台效率低下。

因此，如何提供一种在气体流通系统发生变化时仍可以精确控制腔室压力的压力控制装置，成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在提供一种半导体工艺设备的压力控制方法、压力控制装置和半导体工艺设备，能够提高半导体工艺的工艺效果和机台效率。

为实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供一种半导体工艺设备的压力控制方法，包括：

在所述半导体工艺设备中的气体流通系统发生变化后，确定变化后的所述气体流通系统的惯性特征值；

根据预设的对应关系确定变化后的所述气体流通系统的所述惯性特征值对应的修正系数；

采用所述修正系数对预设的压力控制算法进行修正；

其中，所述惯性特征值为所述气体流通系统以预设流量排气或进气时所述气体流通系统中气体压力的变化速率，所述半导体工艺设备采用所述压力控制算法对所述气体流通系统中的气体压力进行控制，使其趋近于预设的目标气体压力。

可选地，所述采用所述压力控制算法对所述气体流通系统中的气体压力进行控制，包括；

实时测量所述气体流通系统中的气体压力；

计算所述测量得到的气体压力与所述目标气体压力的差值；

根据所述差值，基于所述压力控制算法计算所述气体流通系统中的压力调节阀的开度调整量；

根据所述开度调整量调整所述压力调节阀的开度。

可选地，在所述确定变化后的所述气体流通系统的惯性特征值之前，还包括：

采用未修正的所述压力控制算法对所述气体流通系统中的气体压力进行控制；

判断所述差值是否大于预设的差值阈值且持续时长大于预设时长，若是，则执行所述确定变化后的所述气体流通系统的惯性特征值的步骤，若否，则持续采用未修正的所述压力控制算法对所述气体流通系统中的气体压力进行控制。

可选地，所述压力控制算法为比例积分微分算法；

所述采用所述修正系数对预设的压力控制算法进行修正，包括：

将所述比例积分微分算法中的比例系数与所述惯性系数相乘，得到修正后的比例系数。

作为本发明的第二个方面，提供一种半导体工艺设备的压力控制装置，所述半导体工艺设备中设置有气体流通系统，所述压力控制装置设置在所述气体流通系统中，用于基于预设的压力控制算法调节所述气体流通系统中的气体压力，使其趋近于预设的目标气体压力，其中，

所述压力控制装置还用于在所述气体流通系统发生变化后，确定变化后的所述气体流通系统的惯性特征值，并根据预设的对应关系确定变化后的所述气体流通系统的所述惯性特征值对应的修正系数，采用所述修正系数对所述压力控制算法进行修正，

其中，所述惯性特征值为所述气体流通系统以预设流量排气或进气时所述气体流通系统中气体压力的变化速率。

可选地，所述压力控制装置中设置有压力检测件、压力调节阀；

所述压力控制装置还用于实时测量所述气体流通系统中的气体压力，计算所述测量得到的气体压力与所述目标气体压力的差值，根据所述差值，基于所述预设算法计算所述压力调节阀的开度调整量，并根据开度调整量调整所述压力调节阀的开度。

可选地，所述压力控制装置还用于，在确定变化后的所述气体流通系统的惯性特征值之前，采用未修正的所述压力控制算法对所述气体流通系统中的气体压力进行控制，判断所述差值是否大于预设的差值阈值且持续时长大于预设时长，若是，则所述确定变化后的所述气体流通系统的惯性特征值，若否，则持续采用未修正的所述压力控制算法对所述气体流通系统中的气体压力进行控制。

可选地，所述差值阈值为所述目标气体压力的2％～5％，所述预设时长为10s～90s。

可选地，所述压力控制算法为比例积分微分算法；

所述压力控制装置还用于将所述比例积分微分算法中的比例系数与所述修正系数相乘，得到修正后的比例系数。

作为本发明的第三个方面，提供一种半导体工艺设备，包括一气体流通系统，其中，所述气体流通系统上设置有如前面所述的压力控制装置。

可选地，所述气体流通系统包括通过管路互相连通的气体流量控制器、扩散源瓶、工艺腔室、抽气泵，所述压力控制装置通过管路连通在所述扩散源瓶与所述工艺腔室之间。

在本发明提供的压力控制方法、压力控制装置和半导体工艺设备中，压力控制装置能够在气体流通系统发生变化(例如腔室体积改变、气路切换、气路长短发生变化以及真空泵的排气能力改变等情况，乃至更换气体流通系统)后，确定变化后的气体流通系统的惯性特征值，并确定该惯性特征值对应的修正系数，采用该修正系数对压力控制算法进行修正，从而使压力控制算法适应气体流通系统改变后的惯性特征值，使得压力变化过程更贴近预设压力对应的理想曲线，使半导体反应中气体环境的变化更加平缓，提高了半导体工艺的工艺效果，且缩短了半导体工艺设备的气体流通系统发生变化后调节气体流通系统压力的总时长，提高了压力调节效率。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施例提供的半导体工艺设备的结构示意图；

图2是现有技术中同一控制装置控制三个不同的半导体工艺设备的腔室压力的控制效果对比示意图；

图3是表示本发明实施例提供的压力控制方法的流程示意图；

图4是表示本发明另一实施例提供的压力控制方法的流程示意图；

图5是表示本发明另一实施例提供的压力控制方法的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在现有技术中，为使腔室进气、排气速率尽量平稳，通常采用PID控制的方式使腔室中的气体压力的变化曲线趋近于理想曲线，例如，在进气或排气过程中检测腔室压力，并通过比例积分微分计算式f＝Kp*ΔP+Ki*∫ΔPdt+Kd*(dΔP/dt)计算流量的调节量，进而使压力的变化速率曲线与理想曲线保持一致，其中，Kp为比例系数，Ki为积分系数，Kd为微分系数，ΔP为实时检测到的腔室压力与目标压力之间的差值，f为调节量参数，用于确定对应的开度调整量。

对于任一半导体工艺设备，控制装置设置在该导体工艺设备中后，均需要进行初始化参数设置，使比例积分微分计算式中的系数与当前设备匹配，进而使压力的变化速率曲线能够趋近于理想曲线，例如，图2中S0曲线即为初始化参数设置后，控制装置对半导体工艺设备中的腔室进行气压调节的效果曲线，其与理想曲线基本一致(图中显示为重合)。然而，当半导体工艺设备的气体流通系统(压力控制系统)中某一参数发生变化时，继续采用原来的参数对腔室压力的变化过程进行控制则很容易出现超调。

本发明的发明人对气体流通系统进行研究后发现，气体流通系统之间产生的影响压力动态调节的性能可表示为惯性特征，具体为被控系统的实时压力在固定进气或排气流量下的变化速率，即，可反映相同进气或排气速率下腔室压力发生变化的难易程度，惯性特征值的计算式可表达为ΔP/T，其中T为进气或排气的时间，ΔP为经过时间T后的腔室压力变化量。例如，向不同容积的密封罐内充气，由于密封罐容积不同，较大容积的密封罐内的压力上升速率会比较缓慢，而较小容积的密封罐内的压力上升速率会比较快，即二者的惯性特征值不同。

图2中S1曲线为控制装置未改变参数设置，并用来调节腔室惯性特征值大于原压力控制系统(S0)的压力控制系统时的效果曲线，S2曲线为控制装置未改变参数设置，并用来调节腔室惯性特征值小于原压力控制系统(S0)的压力控制系统时的效果曲线。其中S1曲线明显存在较大过冲，且稳定时间(稳定在目标压力P附近的时间，图2中S1曲线在t1时刻压力达到P但未稳定)长于原压力控制系统的稳定时间t2，S2虽无过冲但稳定时间(t3)同样较长，均未达到与理想曲线贴合。

为解决上述技术问题，作为本发明的一个方面，提供一种半导体工艺设备的压力控制方法，如图3所示，该方法包括：

在半导体工艺设备中的气体流通系统发生变化后，执行步骤S11、确定变化后的气体流通系统的惯性特征值；

步骤S12、根据预设的对应关系确定变化后的气体流通系统的惯性特征值对应的修正系数；

步骤S13、采用修正系数对预设的压力控制算法进行修正；

其中，惯性特征值为气体流通系统以预设流量排气或进气时气体流通系统中气体压力的变化速率。

在本实施例中，半导体工艺设备采用压力控制算法对气体流通系统中的气体压力进行控制(即执行步骤S20)，使其趋近于预设的目标气体压力。

可选地，该压力控制算法为比例积分微分算法(即PID算法)，本发明提供的控制方法能够在气体流通系统发生变化(例如腔室体积改变、气路切换、气路长短发生变化以及真空泵的排气能力改变等情况，乃至更换气体流通系统)后，确定变化后的气体流通系统的惯性特征值，并确定该惯性特征值对应的修正系数，采用该修正系数对压力控制算法进行修正，从而使压力控制算法适应气体流通系统改变后的惯性特征值，使得压力变化过程更贴近预设压力对应的理想曲线，使半导体反应中气体环境的变化更加平缓，提高了半导体工艺的工艺效果，且缩短了半导体工艺设备的气体流通系统发生变化后调节气体流通系统压力的总时长，提高了压力调节效率。

本发明实施例对该气体流通系统的结构不做具体限定，例如，如图1所示，该半导体工艺设备可以为扩散炉，气体流通系统3可以包括通过管路互相连通的气体流量控制器1、扩散源瓶3、工艺腔室4、抽气泵5，扩散源瓶3用于存储磷源或者硼源等反应源，从而可以根据扩散源瓶3中的压强对气体流通系统中的压力调节阀(压力控制装置2中的结构，连通在扩散源瓶3与工艺腔室4之间)的开度进行调整，直至扩散源瓶3中的压强趋近于预设的目标气体压力。

本发明实施例对半导体工艺设备如何采用压力控制算法对气体流通系统中的气体压力进行PID闭环控制(即执行步骤S20)不作具体限定，例如，可选地，如图4所示，采用压力控制算法对气体流通系统中的气体压力进行控制的步骤S20具体包括；

在步骤S21中，实时测量气体流通系统中的气体压力；

在步骤S22中，计算测量得到的气体压力与目标气体压力的差值；

在步骤S23中，根据差值，基于压力控制算法计算气体流通系统中的压力调节阀的开度调整量；

在步骤S24中，根据开度调整量调整压力调节阀的开度。

需要说明的是，在PID控制中，压力调节阀的开度调整量(的绝对值)与测量得到的气体压力与目标气体压力的差值(的绝对值)正相关。即，差值越大则对应的开度调整量也越大，以提高气体流通系统压力与目标压力相差较大时控制气体流通系统压力接近目标压力的速率，而在气体流通系统压力接近目标压力后，差值减小，调整量也对应减小，使气体流通系统压力稳定在目标压力附近。

在压力控制算法为比例积分微分算法的情况下，可选地，步骤S23包括：根据差值、基于比例积分微分计算式f＝Kp*ΔP+Ki*∫ΔPdt+Kd*(dΔP/dt)计算调节量参数，并根据调节量参数确定压力调节阀的开度调整量。其中，Kp为比例系数，Ki为积分系数，Kd为微分系数，ΔP为检测到的腔室压力与目标压力之间的差值，∫ΔPdt为该差值在时间t上的积分(积分的时间区间长度可由操作人员根据实际情况确定)，dΔP/dt为该差值在时间t上的微分，f为调节量参数。

本发明实施例对压力调节阀的结构不作具体限定，例如，可选地，该压力调节阀可以为电磁阀，压力控制装置根据调节量参数f确定电磁阀的控制电压的变化量，进而调整电磁阀的控制电压，以改变电磁阀的开度。或者，在本发明的其他实施方式中，该压力调节阀也可以为蝶阀、针阀、球阀等。

在比例积分微分控制中，对计算结果影响最大的是比例项Kp*ΔP的比例系数Kp，为提高调节量的计算效率，优选地，如图5所示，采用修正系数对预设的压力控制算法进行修正的步骤S13具体包括：

将比例积分微分算法中的比例系数Kp与惯性系数In相乘，得到修正后的比例系数Kp(该比例系数自动替换压力控制算法中预设的比例系数，从而得到修正后的压力控制算法)。

在本发明实施例中，仅将比例积分微分计算式中的比例系数Kp乘以惯性系数In，即可实现根据惯性特征值高效调整开度调整量，简化了调节量的计算步骤，提高了计算效率。

由于惯性特征值相近的气体流通系统的惯性系数In也相近，为提高确定惯性系数In的效率，优选地，该半导体工艺设备中存储有系数存储表，系数存储表中记录有多个惯性特征值范围对应的惯性系数In，该方法还包括：根据惯性特征值和系数存储表获取惯性系数In。

需要说明的是，系数存储表中的各惯性系数In可通过预先实验得到，即，预先通过惯性特征值位于各种范围的气体流通系统进行实验，测出将曲线矫正至趋近S0所需的惯性系数In，从而得到该系数存储表，其中，S0曲线所示情况的惯性特征值对应的惯性系数In为1，大于S0曲线所示情况的惯性特征值对应的惯性系数In小于1，而小于S0曲线所示情况的惯性特征值对应的惯性系数In大于1。在气体流通系统发生改变时，可直接查找系数存储表获取惯性系数In，提高了开度调整量的计算效率，进而提高了机台效率。

例如，以图2中曲线S0对应的惯性特征值为基准，曲线S1对应的气体流通系统的惯性特征值更大，同等开度调节量对应的压力变化量更大，则对应的惯性系数In应小于1，即，需减小PID控制中对导气通路中的气体流量的调节量，以避免腔室压力变化过快而出现过冲；同样以图2中曲线S0对应的惯性特征值为基准，曲线S2对应的气体流通系统的惯性特征值更小，同等开度调节量对应的压力变化量更小，则对应的惯性系数In应大于1，即，需增大每一周期对导气通路中的气体流量的调节量，以避免气体流量变化过慢、腔室压力变化过慢，提高压力调节效率。

本发明实施例对如何判断气体流通系统是否发生变化不作具体限定，例如，可选地，如图4所示，在确定变化后的气体流通系统的惯性特征值之前，还包括：

采用未修正的压力控制算法对气体流通系统中的气体压力进行控制(即执行步骤S20)；

判断实时气体压力与目标气体压力的差值是否大于预设的差值阈值且持续时长大于预设时长(即判断气体流通系统是否发生变化)，若是，则执行确定变化后的气体流通系统的惯性特征值的步骤(即，执行步骤S11至S13，对预设的压力控制算法进行修正)，若否，则持续采用未修正的压力控制算法对气体流通系统中的气体压力进行控制。

在本发明实施例中，对气体流通系统中的气体压力的PID控制周期性地进行，每一周期均采集压力值并与目标压力进行比较，在气体流通系统未发生变化时，由于预设的压力控制算法中各项系数与变化前的气体流通系统匹配，因此即便气体流通系统的初始压力与目标压力相差较大，也可在PID控制下快速接近目标压力并稳定在目标压力附近；而当气体流通系统未发生变化后，PID控制的多个控制周期中会出现调节量过大或过小的情况，气体流通系统的压力将长时间与目标压力相差较大，因此，本发明实施例中判断气体流通系统是否发生变化的条件可以是判断实时气体压力与目标气体压力的差值是否大于预设的差值阈值且持续时长大于预设时长。

该预设的差值阈值及预设时长可由操作人员根据实际工艺设置，例如，可选地，预设的差值阈值可以为目标气体压力的2％～5％，预设时长可以为10s～90s，即，在10s～90s(由操作人员确定区间中的一个数值)的时间内，各周期检测到气体流通系统的压力与对应的预设压力之间的压力差均超出各周期对应的预设压力的2％～5％(由操作人员确定区间中的一个数值)，则可以判定超调量过大，可认为是压力控制系统发生了变化，需对PID控制中的参数进行调整。

作为本发明的第二个方面，提供一种半导体工艺设备的压力控制装置，该半导体工艺设备中设置有气体流通系统，压力控制装置设置在气体流通系统中，用于基于压力控制算法调节气体流通系统中的气体压力，使其趋近于预设的目标气体压力(即执行步骤S20)。

该压力控制装置还用于在气体流通系统发生变化后，确定变化后的气体流通系统的惯性特征值(即执行步骤S11)，并根据预设的对应关系确定变化后的气体流通系统的惯性特征值对应的修正系数(即执行步骤S12)，采用修正系数对压力控制算法进行修正(即执行步骤S13)。

其中，惯性特征值为气体流通系统以预设流量排气或进气时气体流通系统中气体压力的变化速率。

在本发明中，压力控制装置能够在气体流通系统发生变化(例如腔室体积改变、气路切换、气路长短发生变化以及真空泵的排气能力改变等情况，乃至更换气体流通系统)后，确定变化后的气体流通系统的惯性特征值，并确定该惯性特征值对应的修正系数，采用该修正系数对压力控制算法进行修正，从而使压力控制算法适应气体流通系统改变后的惯性特征值，使得压力变化过程更贴近预设压力对应的理想曲线，使半导体反应中气体环境的变化更加平缓，提高了半导体工艺的工艺效果，且缩短了半导体工艺设备的气体流通系统发生变化后调节气体流通系统压力的总时长，提高了压力调节效率。

本发明实施例对压力控制装置如何采用压力控制算法对气体流通系统中的气体压力进行PID闭环控制(即执行步骤S20)不作具体限定，例如，可选地，压力控制装置中设置有压力检测件、压力调节阀。

压力控制装置还用于实时测量气体流通系统中的气体压力(即执行步骤S21)，计算测量得到的气体压力与目标气体压力的差值(即执行步骤S22)，根据差值，基于预设算法计算压力调节阀的开度调整量(即执行步骤S23)，并根据开度调整量调整压力调节阀的开度(即执行步骤S24)。

本发明实施例对压力控制装置如何判断气体流通系统是否发生变化不作具体限定，例如，可选地，压力控制装置还用于，在确定变化后的气体流通系统的惯性特征值之前，采用未修正的压力控制算法对气体流通系统中的气体压力进行控制(即执行步骤S20)，判断测量得到的气体压力与目标气体压力的差值是否大于预设的差值阈值且持续时长大于预设时长，若是，则确定变化后的气体流通系统的惯性特征值(即，执行步骤S11至S13，对预设的压力控制算法进行修正)，若否，则持续采用未修正的压力控制算法对气体流通系统中的气体压力进行控制。

在本发明实施例中，对气体流通系统中的气体压力的PID控制周期性地进行，压力控制装置在每一周期均采集压力值并与目标压力进行比较，在气体流通系统未发生变化时，由于预设的压力控制算法中各项系数与变化前的气体流通系统匹配，因此即便气体流通系统的初始压力与目标压力相差较大，也可在PID控制下快速接近目标压力并稳定在目标压力附近；而当气体流通系统未发生变化后，PID控制的多个控制周期中会出现调节量过大或过小的情况，气体流通系统的压力将长时间与目标压力相差较大，因此，本发明实施例中判断气体流通系统是否发生变化的条件可以是判断差值是否大于预设的差值阈值且持续时长大于预设时长。

该预设的差值阈值及预设时长可由操作人员根据实际工艺设置，例如，可选地，预设的差值阈值可以为目标气体压力的2％～5％，预设时长可以为10s～90s，即，在10s～90s(由操作人员确定区间中的一个数值)的时间内，各周期检测到气体流通系统的压力与对应的预设压力之间的压力差均超出各周期对应的预设压力的2％～5％(由操作人员确定区间中的一个数值)，则压力控制装置判定超调量过大，可认为是压力控制系统发生了变化，需对PID控制中的参数进行调整。

在比例积分微分控制中，对计算结果影响最大的是比例项Kp*ΔP的比例系数Kp，为提高调节量的计算效率，优选地，在压力控制算法为比例积分微分算法的情况下，压力控制装置还用于将比例积分微分算法中的比例系数与修正系数相乘，得到修正后的比例系数(该比例系数自动替换压力控制算法中预设的比例系数，从而得到修正后的压力控制算法)。

在本发明实施例中，压力控制装置仅将比例积分微分计算式中的比例系数Kp乘以惯性系数In，即可实现根据惯性特征值高效调整开度调整量，简化了调节量的计算步骤，提高了计算效率。

由于惯性特征值相近的气体流通系统的惯性系数In也相近，为提高确定惯性系数In的效率，优选地，压力控制装置中存储有系数存储表，系数存储表中记录有多个惯性特征值范围对应的惯性系数In，压力控制装置还用于：根据惯性特征值和系数存储表获取惯性系数In。

本发明实施例对如何确定气体流通系统的惯性特征值不做具体限定，例如，作为本发明的一种可选实施方式，压力控制装置还用于控制气体流通系统以预设流量排气或进气，并检测气体流通系统内部的压力在预定时长内的变化量，以得到惯性特征值。

作为本发明的第三个方面，提供一种半导体工艺设备，包括一气体流通系统，该气体流通系统上设置有本发明实施例提供的压力控制装置。

在本发明提供的半导体工艺设备中，压力控制装置能够在气体流通系统发生变化(例如腔室体积改变、气路切换、气路长短发生变化以及真空泵的排气能力改变等情况，乃至更换气体流通系统)后，确定变化后的气体流通系统的惯性特征值，并确定该惯性特征值对应的修正系数，采用该修正系数对压力控制算法进行修正，从而使压力控制算法适应气体流通系统改变后的惯性特征值，使得压力变化过程更贴近预设压力对应的理想曲线，使半导体反应中气体环境的变化更加平缓，提高了半导体工艺的工艺效果，且缩短了半导体工艺设备的气体流通系统发生变化后调节气体流通系统压力的总时长，提高了压力调节效率。

本发明实施例对气体流通系统的结构不作具体限定，例如，可选地，气体流通系统包括通过管路互相连通的气体流量控制器1、扩散源瓶3、工艺腔室4、抽气泵5，压力控制装置2通过管路连通在扩散源瓶3与工艺腔室4之间，可参考图1所示的结构。

其中，扩散源瓶3用于存储反应源，扩散源瓶3的进气端用于通入载气，出气端通过导气通路与工艺腔室4连通；气体流量控制器1用于调节由载气源(如氮气源)提供至扩散源瓶3的进气端的载气的流量；抽气泵5用于抽出工艺腔室4中的废气并通过厂务端排出。

本发明实施例对如何确定气体流通系统的惯性特征值不做具体限定，例如，作为本发明的一种可选实施方式，压力控制装置还用于在更换扩散源瓶3后，控制气体流通系统以预设流量排气或进气，并检测气体流通系统内部的压力在预定时长内的变化量，以得到更换扩散源瓶3后气体流通系统的惯性特征值。

本发明实施例对该半导体工艺设备的设备类型不作具体限定，例如，该半导体工艺设备可以为扩散炉，工艺腔室4可以为扩散炉管。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种半导体工艺设备的压力控制方法，其特征在于，包括：

在所述半导体工艺设备中的气体流通系统发生变化后，确定变化后的所述气体流通系统的惯性特征值；其中，所述气体流通系统发生变化包括腔室体积改变、气路切换、气路长短发生变化以及真空泵的排气能力改变和更换气体流通系统；

根据预设的对应关系确定变化后的所述气体流通系统的所述惯性特征值对应的修正系数，所述修正系数为惯性系数In；

采用所述修正系数对预设的压力控制算法进行修正；

其中，所述惯性特征值为所述气体流通系统以预设流量排气或进气时所述气体流通系统中气体压力的变化速率，所述半导体工艺设备采用所述压力控制算法对所述气体流通系统中的气体压力进行控制，使其趋近于预设的目标气体压力；

所述根据预设的对应关系确定变化后的所述气体流通系统的所述惯性特征值对应的修正系数，包括：

预先测出将所述气体流通系统的压力变化速率的曲线矫正至趋近S0曲线所需的惯性系数In，以得到系数存储表；所述系数存储表中记录有多个惯性特征值范围对应的惯性系数In；其中，

所述S0曲线为所述气体流通系统的压力变化速率的理想曲线，所述S0曲线所示情况的所述惯性特征值对应的所述惯性系数In为1；大于所述S0曲线所示情况的所述惯性特征值对应的所述惯性系数In小于1；小于所述S0曲线所示情况的所述惯性特征值对应的所述惯性系数In大于1；

根据所述惯性特征值和所述系数存储表获取所述惯性系数In。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用所述压力控制算法对所述气体流通系统中的气体压力进行控制，包括；

实时测量所述气体流通系统中的气体压力；

计算所述测量得到的气体压力与所述目标气体压力的差值；

根据所述差值，基于所述压力控制算法计算所述气体流通系统中的压力调节阀的开度调整量；

根据所述开度调整量调整所述压力调节阀的开度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述确定变化后的所述气体流通系统的惯性特征值之前，还包括：

采用未修正的所述压力控制算法对所述气体流通系统中的气体压力进行控制；

判断所述差值是否大于预设的差值阈值且持续时长大于预设时长，若是，则执行所述确定变化后的所述气体流通系统的惯性特征值的步骤，若否，则持续采用未修正的所述压力控制算法对所述气体流通系统中的气体压力进行控制。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述压力控制算法为比例积分微分算法；

所述采用所述修正系数对预设的压力控制算法进行修正，包括：

将所述比例积分微分算法中的比例系数与所述修正系数相乘，得到修正后的比例系数。

5.一种半导体工艺设备的压力控制装置，所述半导体工艺设备中设置有气体流通系统，所述压力控制装置设置在所述气体流通系统中，用于基于预设的压力控制算法调节所述气体流通系统中的气体压力，使其趋近于预设的目标气体压力，其特征在于，

所述压力控制装置还用于在所述气体流通系统发生变化后，确定变化后的所述气体流通系统的惯性特征值，并根据预设的对应关系确定变化后的所述气体流通系统的所述惯性特征值对应的修正系数，采用所述修正系数对所述压力控制算法进行修正，所述修正系数为惯性系数In；

其中，所述惯性特征值为所述气体流通系统以预设流量排气或进气时所述气体流通系统中气体压力的变化速率；

所述气体流通系统发生变化包括腔室体积改变、气路切换、气路长短发生变化以及真空泵的排气能力改变和更换气体流通系统；

所述压力控制装置中存储有系数存储表，所述系数存储表中记录有多个惯性特征值范围对应的惯性系数In；

所述压力控制装置还用于根据所述惯性特征值和所述系数存储表获取所述惯性系数In；包括，

预先测出将所述气体流通系统的压力变化速率的曲线矫正至趋近S0曲线所需的惯性系数In，以得到系数存储表；其中，

所述S0曲线为所述气体流通系统的压力变化速率的理想曲线，所述S0曲线所示情况的所述惯性特征值对应的所述惯性系数In为1；大于所述S0曲线所示情况的所述惯性特征值对应的所述惯性系数In小于1；小于所述S0曲线所示情况的所述惯性特征值对应的所述惯性系数In大于1。

6.根据权利要求5所述的压力控制装置，其特征在于，所述压力控制装置中设置有压力检测件、压力调节阀；

所述压力控制装置还用于实时测量所述气体流通系统中的气体压力，计算所述测量得到的气体压力与所述目标气体压力的差值，根据所述差值，基于所述压力控制算法计算所述压力调节阀的开度调整量，并根据开度调整量调整所述压力调节阀的开度。

7.根据权利要求6所述的压力控制装置，其特征在于，所述压力控制装置还用于，在确定变化后的所述气体流通系统的惯性特征值之前，采用未修正的所述压力控制算法对所述气体流通系统中的气体压力进行控制，判断所述差值是否大于预设的差值阈值且持续时长大于预设时长，若是，则确定变化后的所述气体流通系统的惯性特征值，若否，则持续采用未修正的所述压力控制算法对所述气体流通系统中的气体压力进行控制。

8.根据权利要求7所述的压力控制装置，其特征在于，所述差值阈值为所述目标气体压力的2％～5％，所述预设时长为10s～90s。

9.根据权利要求5-8任一项所述的压力控制装置，其特征在于，所述压力控制算法为比例积分微分算法；

所述压力控制装置还用于将所述比例积分微分算法中的比例系数与所述修正系数相乘，得到修正后的比例系数。

10.一种半导体工艺设备，包括一气体流通系统，其特征在于，所述气体流通系统上设置有如权利要求5至9中任意一项所述的压力控制装置。

11.根据权利要求10所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述气体流通系统包括通过管路互相连通的气体流量控制器、扩散源瓶、工艺腔室、抽气泵，所述压力控制装置通过管路连通在所述扩散源瓶与所述工艺腔室之间。